《化学反应工程 Chemical Reaction Engineering》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 理想反应器（3.6-3.8）

3-6多级全混流反应器的串联及优化 天津大学反应工程组

一、多级混流反应器的浓度特征 3-6 多级全混流反应器的串联及优化

Stirred Tank Cascade A AO position 2 A2 3 ccc A3 4 5 A4 Af A

• Stirred Tank Cascade CA0 CAf CA x position 3 2 1 4 5 0 CA * CA1 CA2 CA3 CA4

Stirred Tank Cascade A posItion AO A1 2 A2 3 A3 4 5 A4 Af A 0 X

0 • Stirred Tank Cascade CA0 CAf CA x position 3 2 1 4 5 CA * CA1 CA2 CA3 CA4

3-6多级全混流反应器的串联及优化 二、多级全混流反应器串联的计算 1解析计算 'AO A2 ′A1 Ai A n A1 C A 0 0 0 V R1 R2 Ri- Ri RI

3-6 多级全混流反应器的串联及优化 二、多级全混流反应器串联的计算 1.解析计算 VR1 CA1 CAm CA CAi-1 CAi 2 VRm VR2 VRi VRi- 1 CA0 V0 CAm V0 V0 V0 V0 V0 CAi CAi -1 C CA2 A1

3-6多级全混流反应器的串联及优化 二、多级全混流反应器串联的计算 V0C0(1-x1-1)=1C0(1-x1)+/VB VOCAL=VOCA+rAR f(ci) VoCA( Ri Ai PAi-1 'Ai 0(Ai-1 Ri Ri

3-6 多级全混流反应器的串联及优化 二、多级全混流反应器串联的计算 CAi-1 CAi VRi CAi 0 0 1 0 0 (1 ) (1 ) V C x V C x r V A Ai A Ai Ai Ri − = − + − V C V C r V 0 1 0 Ai Ai Ai Ri − = + ( ) Ai Ai r f c = 0 0 1 ( ) A Ai Ai Ri Ai V C x x V r − − = 0 1 ( ) Ai Ai Ri Ai V C C V r − − =

3-6多级全混流反应器的串联及优化 二、多级全混流反应器串联的计算 设计型计算和操作型计算 一级不可逆反应 r=kc R Ai-l Ai O Ai kC Ai Ai-1 1+kt

3-6 多级全混流反应器的串联及优化 二、多级全混流反应器串联的计算 设计型计算和操作型计算 一级不可逆反应 A A r kC = 0 Ri i V V  = 1 ( ) Ai Ai i Ai C C r  − − = 1 ( ) Ai Ai i Ai C C kC  − − = 1 1 1 Ai Ai i C C k − = +

3-6多级全混流反应器的串联及优化 二、多级全混流反应器串联的计算 Am Am-1 1+kT 1+k Am-2 1+k 因为xC-Cm Am AO AO A2 C,1+k Al 等比数列 11+kr Al 1+k7

3-6 多级全混流反应器的串联及优化 二、多级全混流反应器串联的计算 0 1 1 1 m Am A i i C C k =  = + 1 1 2 1 2 1 2 1 0 1 1 1 1 1 ....... 1 1 1 1 Am Am m Am Am m A A A A C C k C C k C C k C C k     − − − − = + = + = + = + 1 1 1 1 m m i i x = k = − + 0 0 0 1 A Am Am m A A C C C x C C − 因为 = = − 等比数列

3-6多级全混流反应器的串联及优化 二、多级全混流反应器串联的计算 工业上,多级CSR串联(层叠)时,往往将各 级CSR的体积做成相等,以便于制造。即: 1=72=73=…=tm=t 这时,就有 1/m r-mVRi-mVot k 1/n 可求得反应系统的 总体积

3-6 多级全混流反应器的串联及优化 二、多级全混流反应器串联的计算 工业上，多级CSTR串联（层叠）时，往往将各 级CSTR的体积做成相等，以便于制造。即： 1 1 1 1 1 1 1 m m m i i x = k k     = − = −  + +    1 2 3 ... m      = = = = = 这时，就有 ( ) 0 0 1 / 1 1 1 R Ri m m mV V mV mV k x    = = = −     −   ( ) 1/ 1 1 1 1 m m k x    = −     −   可求得反应系统的 总体积

3-6多级全混流反应器的串联及优化 二、多级全混流反应器串联的计算 2图解计算 对非一级反应,必须逐釜计算。计算比较麻烦 kc 这时,可采用图解法

3-6 多级全混流反应器的串联及优化 二、多级全混流反应器串联的计算 2.图解计算 对非一级反应，必须逐釜计算。计算比较麻烦： Ai Ai Ai Ai 1 1 i n Ai Ai C C C C r kC  − − − − = = 这时，可采用图解法：

图解法原理 f(Cau 4If(CA) A y=f(x) A0 fc -1/ A1 AO A

0 1 0 1 1 1 1 ( ) A A A A A A C C C C r f C  − − = = 0 1 1 1 ( ) A A A A C C r f C   = = − -1/ CA1 CA0 CA rA f(CA ) 0 ( ) CA x y f x   = = − 图解法原理 CA1